主阀弹簧设计 广州路灯升降车出租, 广州路灯升降车租赁, 广州路灯升降车价格 弹簧设计的原则以保证可靠复位的情况下，弹簧力尽量小。由于阀芯行程长，流量大，弹簧除了满足一般液压阀的要求之外，还必须满足初始预压较大，阀芯行程范围内有较好的压力梯度的要求。因此，采用双层弹簧的设计，内弹簧直接作用在弹簧座内层，而外弹簧通过弹簧座外层作用在阀芯上，这样，内、外弹簧的预压力可保证，在大流量条件下，回油压力无法顶开两贴合阀芯。其中弹簧中径根据经验及阀的结构布置选定；弹簧的最小工作负荷和最大工作负荷根据阀受力分析中的力平衡与阀动作要求综合确定。分析阀芯上的受力主要有稳态和瞬态液动力、摩擦力、卡紧力。对于一般的换向阀，一般忽略瞬态液动力。分析稳态液动力的方向为有利于弹簧复位的方向。阀芯全开时弹簧的弹力应大于阀芯在最大开口位置时的受力。弹簧为碳素钢丝弹簧，弹簧的横向弹性模量为G=79500N/mm2。根据表选取弹簧的截面直径、弹簧中径、有效圈数、自由高度；选取弹簧的总圈数、节距。
主阀端盖设计端盖的主要作用是防尘，定位轴承。加O型密封圈，防止油液泄漏，周围开四个孔，以联接阀盖与阀体。主阀端盖的设计需要满足几个方面的要求：a）端盖外形尺寸需要与主阀块配合；b）端盖腔体需要满足阀芯的移动，长度至少需要大于主阀芯的行程；c）主阀腔体中需要考虑内外弹簧以及弹簧座的装配；d）主阀端盖中考虑是否需要装插装阻尼阀；e）端盖需安装定位孔。
（1）先导阀工作原理分析先导阀开启过程为：随着控制压力的升高，达到先导阀的开启压力时，先导阀打开，产生控制流量，控制流量通过先导控制端油路流经控制端的阻尼孔，形成一定的压降，随着控制压力的继续升高，先导阀阀口开度继续增大，控制流量继续增加，控制端阻尼孔压降也继续增大，当压差达到主阀的开启压力后，主阀阀口开启，主油路油液通过主阀进入执行机构油路，当压差增加至主阀全开压力时，流量达到最大额定流量。阻尼孔大小影响阀芯运动速度，不影响调压精度，控制阀芯动作平稳性。先导控制液采用外控外回的方式，以方便结构设计与换向稳定性。
（2）先导阀压力与流量的计算：1）先导阀阀口压降kkp 为先导阀进口压力；pk为先导阀工作口压力。2）先导阀流量2kkkpqCa ak为先导阀阀口过流面积；C为流量系数；ρ为油液密度。
（3）先导阀与主阀的参数匹配先导阀额定压力的确定：由于先导阀采用外控的方式，所以先导阀的额定压力可取为系统的额定压力35MPa。先导阀额定流量的确定：为保证主阀芯在额定时间内完成开启和关闭动作，根据主阀响应时间的计算公式stv以及速度计算公式QvA可粗略计算Q为41L/min时，可满足要求。采用单个先导阀控制两个主阀组的换向，额定流量取100L/min。根据先导工作压力及所需先导流量，选择电磁换向阀：电磁先导阀采用迪普马的三位四通电磁阀。所选电磁阀通电时压降性能曲线为：P-A方向：曲线1，P-B方向：曲线3，A-T方向：曲线1，B-T方向：曲线3；断电时压降性能曲线为：P-A方向：曲线3，P-B方向：曲线3。根据样本可知：当先导流量为40L/min时，进油口压降为3bar，当过流量为100L/min时，阀口进油口的压降为2MPa。易知，随着过流量的增大，先导阀的压降增大。
换向阀结构, 根据前面所建立的三维模型，通过装配建立换向阀组的三维模型：换向阀三维模型结构图此换向阀组由四个阀芯阀套组件组成，换向阀组的额定流量为2200L/min，最大压力为35MPa。进油口之间、回油口之间分别通过钢管与弯管连接。
主阀芯在流体中移动时，忽略油液的压缩性和泄漏等因素，会受到液动力，O型圈处的摩擦力、弹簧力、液压卡紧力、液压力、运动阻力、惯性力等作用力的影响：（1）液动力液压流经换向阀主阀的阀口时，液流的流动方向以及流体速度的变化造成的液体动量的变化，进而产生作用于阀芯上的力，称为液动力。液动力根据阀口开度是否变化，分两种力：稳态液动力和瞬态液动力。稳态液动力出现在阀口开度稳定的状态，当阀口开度变化时，即为瞬态液动力。稳态液动力产生的原因是由于净流出阀腔的流体产生的动量变化而引起的力反作用于阀芯上。在滑阀移动过程中，稳态液动力随滑阀阀口的开度的变化而变化。稳态液动力的计算公式为：W为阀口梯度，即阀口的过流周长；Cd为流量系数；CV为流速系数；x为阀口开度；△p为阀口前后压力差；θ为液流流经阀口时的射流角。L为阻尼长度，即为进口长度中线到出口长度中线之间的距离；δ为阀口开口量；C为流量系数。瞬态液动力产生的原因是阀芯在移动过程中，因阀腔中液流速度的变化所产生作用于阀芯上的力，它与阀芯移动速度有关，即与阀口变化率有关，同时还与流体的压力变化有关，而与阀口开度本身无关。
（2）液压卡紧力阀芯压紧在阀体上由流体所产生的径向液压力称为液压卡紧力，液压卡紧力作用于移动的阀芯上所造成的附加阻力为液压卡紧阻力。如果流体入口处间隙大于出口处间隙，即为正锥度，其偏心侧和对侧的压力分布，会把阀芯推向中心，从而有利于阀芯的移动，其可以消除液压卡紧。相反，负锥度不利于阀芯移动，它是产生液压卡紧的根源。由于开均压槽能够减小稳态液动力的作用，且加工工艺简单，加之阀芯台肩直径大，所以在台肩处开多条均压槽，以减少液压卡紧力的作用。
（3）弹簧力安装于阀芯控制腔两端，用于阀芯复位的弹簧所产生的力，称为弹簧力。阀芯对中（复位）时要克服各种阻力所必需的弹簧力，即为复位弹簧力。要保证滑阀可靠的自动复位，其弹簧力必须大于摩擦阻力、液动力、卡紧力、O型圈处的摩擦力等各力的代数和。
（4）液压力先导压力油作用于主阀芯控制腔，产生的推动主阀芯运动的力，称为液压力。它是主阀芯开启的驱动力，主阀芯所受到的液压力上升的梯度决定着主阀芯启动的快慢[56]。液压力的计算公式为：yxFpA（2.24）px为先导油压力差；A为先导油作用面积。
（5）运动阻力由于液动力以及径向附加力的综合作用，阀芯存在摩擦力。但在一般情况下，不考虑阀芯上的库伦摩擦力，只考虑阀芯表面与相对运动速度成正比而产生的粘性摩擦阻力。运动阻力的计算公式为：zDLudxFrdt D为换向阀主阀的阀芯台肩大直径；L为换向阀主阀的阀芯与阀体孔的接触长度；Δr为换向阀主阀的阀芯与阀体孔单边配合间隙；u为液压油的油液动力粘度。
（6）O型圈处的摩擦力为保证主阀芯运动过程的密封可靠，需要安装O型密封圈，保证阀芯的密封性。由于回油背压，以及两端的液压力差，使得O型密封圈处于阀体接触面之间会产生压缩变形，从而对阀体会产生压力。O型圈处的摩擦力的计算公式为：oyFfN fy为O型圈与阀体接触处的摩擦系数，取f=0.1；N为接触处的卡紧力。
（7）惯性力作用于主阀芯上的，各个运动部件的质量综合作用力。惯性力的计算公式为：gFmx（2.27）m为主阀芯的质量，主阀端移动的弹簧座质量，弹簧质量的三分之一，阀腔内油液的等效质量的总和。
（8）控制压力''VVkbkgFFpA p’k为主阀芯控制端的控制压力；F’V为主阀芯换向到小开口量时的运动阻力；FV为主阀芯换向到小开口量时的稳态液动力；ρb为先导控制油回油背压。
换向工作过程可以分为四个阶段：电磁先导阀左端通电，高压液体通过左端控制腔作用在主阀芯上，推动主阀芯向右移动；电磁先导阀断电，使得主阀芯在弹簧力作用下复位；电磁先导阀右端通电，高压液体通过右端控制腔作用在主阀芯上，推动主阀芯左移；电磁先导阀断电，使得主阀芯在弹簧力作用下复位。其中各个阶段对应各个工作状态。对于阀控缸的运动过程，可以从运动状态进行分析：（1）阀芯由左向右换向运动过程（电磁先导阀左端通电）在阀芯从静止开启的运动过程中，因主阀的出口流量作用于液压缸活塞端，活塞在行程两端各有一个加速和一个减速的阶段，所以油液也有一个加速减速过程。理想情况下，将阀运动过程分为四个阶段，各个阶段的受力计算为： 1）启动阶段, 受力方程为：y0oF F0为弹簧预压缩力。2）开始运动阶段（假设为加速阶段） 3）匀速运动阶段ytkozwF 4）减速运动阶段tyskozwF 阀芯运动复位过程分析：（先导电磁阀断电）（2）始复位时的受力方程（电磁先导阀断电）1okwzF F1为主阀开始对中时的受力。（3）阀芯回到中间位置（或原始位置）时的受力方程：F2为阀芯回到中间位置的力；FW‘为中间位置的稳态液动力；FZ’为阀芯回到中间位置的运动阻力。
换向阀的受力计算换向阀受力过程具体计算如下：由于阀芯运动速度不大，所以忽略惯性力的计算。（1）阀芯运动速度V24171.0916mm/0s，假定先导流量Q=32L/min，阀芯台肩大直径D=63mm。（2）主阀芯最大行程时的响应时间tmsLtV式中，阀的最大行程L=22mm。（3）阀芯运动阻力，换向阀主阀的阀芯和阀体孔之间接触长度L=350mm，换向阀主阀的阀芯和阀体孔的单边配合间隙∆r=0.025mm，油液运动粘度ν=46mm2/s，油液动力粘度 （4）液压卡紧阻力Fk148.838N=0.27 ，摩擦系数f，可取f=0.04~0.08，取f=0.05，液压卡紧系数λk=0.027，封油长度Lf=5mm，阀芯台肩大直径D=63mm，公称压力Δp=35Mpa。（5）稳态液动力Fw 考虑式中各参数间的量纲，并且不考虑方向性。式中，滑阀流量系数Cd=0.65，流速系数CV=1，阀口梯度w=197.82mm，阀口处液流角θ=69°，阀口开口量x=12mm。（6）阀芯受先导力Fx及先导压力,. 2）最大开度时（即行程为22mm时）。有此可见先导有效工作区液压力为0.2563Mpa~0.8076Mpa。当采用控制活塞，控制活塞直径为d2=28mm时，初始位置：最大开度位置. 有此可见先导有效工作区液压力为1.163Mpa~3.954Mpa。分别取不同的先导流量，得到主阀的运动速度、主阀的响应时间与先导流量的变化曲线关系；主阀开启时间随先导流量的变化曲线；随着先导流量的增加，主阀运动速度增加，主阀的开启时间缩短，而先导压力增大，先导压力的变化范围没有明显增加。
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